探索目前较成熟的用户设备（UE）射频测试方法

在之前的文章中， 我谈到了5G OTA 测试测量决策所涉及的一些关键概念，以及这些元素在确保 5G OTA 测量准确可靠性方面如何至关重要。今天，我们将探索目前较成熟的用户设备（UE）射频测试方法，包括直接远场 （DFF） 和间接远场 （IFF），后者也被称为紧缩场（CATR） 。

直接远场 （DFF）测试方法

直接远场 （DFF） 测试方法使用相对简单的 OTA 暗室设计进行天线辐射模式测量。在此方法中，所测试的设备 （DUT） 位于暗室内，DUT 上的天线模块与测量喇叭天线的视距（LOS）对齐。

为了实现全面的天线阵列测量，DUT 通常被固定在通过软件控制的定位器上，该定位器可以在两个独立的轴（方位角和正面图）上旋转，以实现整个 3D 球体的量测。

正如我在以前的文章中讨论的那样，为了准确和可重复的测量，DUT 将被固定在离测量喇叭天线一定条件下的远场距离位置（使用下面的 Fraunhofer 方程计算），这实际上规定并决定了 OTA 暗室的整体尺寸。

“R”表示远场距离足以使球形波近似为平面波

“D”表示天线模块尺寸

‘ƛ’表示波长

根据 3GPP TR 38.810，当DUT中天线模块的位置已经确定并且辐射天线孔径的尺寸 ≤为 5 厘米时，必须使用此测试方法。

DFF的挑战

虽然 DFF 测试方法易于实现，但是这种方法也存在局限性。

首先也是最重要的是天线模块尺寸 D 大于 5cm ，OTA 路径损失较高。正如已经讨论过的，远场距离与辐射天线孔径的尺寸成正比。因此，天线孔径越大，随着远场距离增加，OTA 路径损失越高。

二是天线模块尺寸 D 大于 5cm的固定设备成本较高。天线孔径尺寸的增加需要使用更大的暗室来提供适当的远场距离，从而增加设备的总体成本和占地面积。

第三，在多个毫米波天线阵列的情况下，对 DUT 进行繁琐的重新定位。为了避免测量不确定性，DUT 上的天线模块必须与测量喇叭天线的孔径保持良好对位。因此，如果设备嵌入了多个天线模块，则需要分别定位，以准确表征每个毫米波天线模块的性能。

最后，在测量带有未知天线模块尺寸和位置的 DUT 时，复杂性和不确定性增加。在这种情况下，确定静区的正确大小，并有足够的偏移来容纳整个设备可能是具有挑战性的。此外，这还会导致更大的暗室尺寸和 OTA 路径损失。

间接远场（IFF）测试方法

间接远场 （IFF） 测试方法不受 DFF 测试方法的相关限制。该技术允许以比 DFF 方法短得多的距离测量大型天线阵列。

测试方法基于紧凑的天线测试装置（CATR），使用抛物面反射板创建远场环境，从而将从球形波转换成平面波送入馈送天线，以表征DUT天线。

在此方法中，反射器的大小和终端成品会影响测量的操作频率和精度 - 边缘锐利度限制低频范围，而表面粗糙度影响高频率。

与 DFF 不同，远场不是 DUT 和测量喇叭之间的距离，而是焦距：即馈送天线和抛物面反射板之间的距离。它使用以下方程进行计算：

R = 3.5 × 反射器尺寸= 3.5 × （2D）

例如，对于 D = 5 厘米，CATR 远场距离或焦距为 3.5 × 2 × 5 = 35 厘米，这允许以牺牲高精度抛物面反射板为代价建立更紧凑的 OTA 暗室。

该技术证明对在 DUT 上毫米波天线模块的尺寸和位置未知的设备上进行测量非常有利。这是因为巨大的静区可以覆盖 DUT 的整个外形，无需重新定位。此外，对于 D 》=5cm 的设备，CATR 在比 DFF 暗室短得多的距离内创建远场环境，最大限度地减少 OTA 路径损耗，并确保更好的信噪比 （SNR）。

虽然，这项技术听起来很容易实现，但暗室的实际和抛物面反射板的精度成为实现目标的挑战。

在 DFF 或 CATR 暗室之间进行选择

DFF 和 CATR 暗室之间的选择取决于 DUT功率等级和天线配置，并会显著影响 OTA 路径损失和测试成本。如下所示，对于特定频率，5cm 的孔径尺寸是分水岭，超过5cm， DFF 暗室中观测到的路径损失比 CATR 暗室中观测到的路径损失大得多。

本文作者：Khushboo Kalyani， 翻译校稿：刘冬

编辑：jq